Unha investigación permite aumentar a precisión das simulacións enerxéticas dos edificios

As edificacións representan o 40% do consumo enerxético total en Europa, polo que buscar medidas que permitan reducilo resulta esencial para limitar as emisións de gases de efecto invernadoiro e frear o quentamento global. Neste camiño vai a tese de doutoramento da investigadora Marta Fernández, do Grupo de Tecnoloxía Enerxética, que se centra na aplicación de métodos matemáticos á calibración de modelos térmicos de simulación dinámica de edificios, xa sexan vivendas, oficinas, naves industriais, edificios públicos, etc. 

Fernández explica que para estimar, cuantificar ou controlar o consumo enerxético nos edificios, as ferramentas informáticas son unha peza clave, entre elas as simulacións transitorias das edificacións, “que permiten estudar o comportamento térmico ante diferentes condicións meteorolóxicas e de uso”. Deste xeito, é posible avaliar o comportamento ao aplicar diferentes medidas de conservación de enerxía e analizar posibles aforros enerxéticos e económicos. Para estas simulacións empréganse modelos que representan total ou parcialmente un edificio, “pero para conseguir unha fiel representación do sistema real estudado é necesario calibrar os modelos, de xeito que os resultados que se obteñan ao simulalos teñan un nivel elevado de precisión”. Neste contexto, Marta Fernández apostou na súa tese de doutoramento por desenvolver unha metodoloxía coa que aumentar a precisión das simulacións enerxéticas transitorias de edificios e as súas instalacións. Para isto, apunta, “avaliáronse unha serie de técnicas de análise de sensibilidade e diferentes metodoloxías de calibración das variables de entrada, co fin de determinar un procedemento aplicable a estas simulacións”. Así, poderanse obter modelos que “reflexen o comportamento real dos edificios con resultados fiables e contrastados, ao mesmo tempo que a complexidade e tempo de computación requirido, permita que sexa un proxecto abordable”.

Realización dos traballos e resultados

O traballo de Fernández consistiu no estudo e comparación de diferentes métodos, aplicándoos a unha serie de casos experimentais, nos que se analizou como esta metodoloxía é válida para proporcionar unha boa calibración dos modelos realizados de cada sistema. En concreto, estudáronse tres edificacións, que se modelaron e simularon empregando o software comercial de simulación de sistemas transitorios Trnsys. En primeiro lugar, apunta a investigadora, estudouse un colexio situado en Galicia, que foi calibrado empregando metodoloxía determinista. O segundo estudo fíxose cun campo de captación xeotérmica, ao que se lle aplicaron tres metodoloxías de sensibilidade co obxectivo de comparar os resultados obtidos, e utilizando estes resultados nunha posterior calibración determinista. No terceiro caso, empregáronse datos de monitorización dun cubo de ensaios, considerado unha representación a escala dun edificio real, aplicando a dito cubo de ensaios unha análise de sensibilidade previa, e posteriormente metodoloxías de calibración determinista e probabilística co fin de comparar tanto resultados, como vantaxes e desvantaxes de ambas.

Segundo explica Marta Fernández, a contribución máis significativa que achega o seu traballo ao campo da eficiencia enerxética “é que coa utilización da metodoloxía presentada, conséguese obter un modelo térmico dun edificio, calibrado de maneira adecuada, co que facer simulacións de maior precisión”. Isto permitirá introducir nos edificios melloras que supoñan un aforro de enerxía, avaliando previamente os posibles aforros dun modo fiable. Outra das conclusións obtidas no estudo demostra “a importancia de realizar unha análise de sensibilidade para descubrir os parámetros do modelo cuxa variación non ten gran repercusión nas respostas da simulación, e que non deben ser incluídos no proceso de calibrado, xa que poderían distorsionar os resultados”. Do mesmo xeito, demostrouse que os métodos de calibración que se estudaron “son válidos para ser aplicados no campo da edificación, xa que proporcionaron, nos casos analizados, grandes reducións nas medidas do erro, obtendo valores considerados aceptables”.

Traballos derivados

A raíz da investigación realizada, xurde a publicación de tres artigos científicos en revistas JCR internacionais, así como a participación con comunicacións orais e pósters en diferentes congresos de ámbito nacional e internacional. Ademais, o Grupo de Tecnoloxía Enerxética ten en marcha na actualidade un proxecto nacional en colaboración co grupo ENEDI (Grupo de Enerxética na Edificación) da Universidade do País Vasco, grazas ao cal foi financiada parcialmente a investigación obxecto da tese.